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緑膿菌の2つの生体膜を貫き多剤耐性化に関わる異物排出膜タンパク質複合体の構造基盤

研究課題

研究課題/領域番号 19H03167
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分43020:構造生物化学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

山下 栄樹  大阪大学, 蛋白質研究所, 准教授 (00294132)

研究分担者 中川 敦史  大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (20188890)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2019年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワード膜蛋白質の物質輸送 / クライオ電子顕微鏡単粒子解析 / X線結晶構造解析 / 構造生物学
研究開始時の研究の概要

複数の抗菌剤が効かない多剤耐性緑膿菌による免疫不全患者への院内感染は、重篤な症状を引き起こすため社会的に大きな問題となっている。日和見細菌である緑膿菌が多剤耐性化する主な原因として、菌体内に進入した抗菌剤を排出する異物排出タンパク質複合体が深く関与している。本研究では、緑膿菌で機能している異物排出タンパク質複合体のままの立体構造をクライオ電子顕微鏡単粒子解析法とX線結晶構造解析法を用いて解明し、異物を菌体外に排出するタンパク質間の連携した排出機構の構造基盤を構築することを目的とする。

研究成果の概要

緑膿菌の多剤耐性化に関わる異物排出タンパク質複合体MexAB-OprMは、内膜に存在するトランスポーターMexB、ペリプラズム領域に存在するアダプタータンパク質MexA、外膜に存在する外膜チャンネルタンパク質OprMの3種類からなり、2つの生体膜を貫く巨大な膜タンパク質複合体である。本研究では、抗菌剤非存在下及び存在下での機能を持ったMexAB-OprM複合体の構造解析に初めて成功し、複合体形成機構を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

日和見細菌である緑膿菌は、健常者には感染症を発症しないが、免疫不全患者では重篤な症状をもたらす。特に多種の抗菌剤に耐性を持つ緑膿菌(多剤耐性緑膿菌)は院内感染を引き起こし社会問題の一つとなっている。多剤耐性化の原因の一つとして考えられている異物排出タンパク質複合体の構造は、新しい作用機序を持つ抗菌剤の開発へと繋がる

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Critical roles of the CuB site in efficient proton pumping as revealed by crystal structures of mammalian cytochrome c oxidase catalytic intermediates2021

    • 著者名/発表者名
      Atsuhiro Shimada, Fumiyoshi Hara, Kyoko Shinzawa-Itoh, Nobuko Kanehisa, Eiki Yamashita, Kazumasa Muramoto2, Tomitake Tsukihara, and Shinya Yoshikawa
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 297 号: 3 ページ: 100967-100967

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2021.100967

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structure and function relationship of OqxB efflux pump from Klebsiella pneumoniae2021

    • 著者名/発表者名
      Bharatham Nagakumar、Bhowmik Purnendu、Aoki Maho、Okada Ui、Sharma Sreevalli、Yamashita Eiki、Shanbhag Anirudh P.、Rajagopal Sreenath、Thomas Teby、Sarma Maitrayee、Narjari Riya、Nagaraj Savitha、Ramachandran Vasanthi、Katagihallimath Nainesh、Datta Santanu、Murakami Satoshi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1038/s41467-021-25679-0

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] X-ray structures of catalytic intermediates of cytochrome c oxidase provide insights into its O2 activation and unidirectional proton-pump mechanisms2020

    • 著者名/発表者名
      A. Shimada, Y. Etoh, R. Kitoh-Fujisawa, A. Sasaki, K. Shinzawa-Itoh, T. Hiromoto, E. Yamashita, K. Muramoto, T. Tsukihara, S. Yoshikawa
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem.

      巻: 295 号: 17 ページ: 5818-5833

    • DOI

      10.1074/jbc.ra119.009596

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 緑膿菌由来の2つの膜を貫く巨大な排出ポンプMexAB-OprMの構造2020

    • 著者名/発表者名
      堤研太、山下栄樹
    • 雑誌名

      ファルマシア

      巻: 56 号: 6 ページ: 504-508

    • DOI

      10.14894/faruawpsj.56.6_504

    • NAID

      130007850167

    • ISSN
      0014-8601, 2189-7026
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structures of the wild-type MexAB-OprM tripartite pump reveal its complex formation and drug efflux mechanism2019

    • 著者名/発表者名
      Tsutsumi Kenta、Yonehara Ryo、Ishizaka-Ikeda Etsuko、Miyazaki Naoyuki、Maeda Shintaro、Iwasaki Kenji、Nakagawa Atsushi、Yamashita Eiki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 1520-1520

    • DOI

      10.1038/s41467-019-09463-9

    • NAID

      120007127833

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phage tail fibre assembly proteins employ a modular structure to drive the correct folding of diverse fibres2019

    • 著者名/発表者名
      North Olesia I.、Sakai Kouhei、Yamashita Eiki、Nakagawa Atsushi、Iwazaki Takuma、Buttner Carina R.、Takeda Shigeki、Davidson Alan R.
    • 雑誌名

      Nature Microbiology

      巻: 4 号: 10 ページ: 1645-1653

    • DOI

      10.1038/s41564-019-0477-7

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Low-dose X-ray structure analysis of cytochrome c oxidase utilizing high-energy X-rays.2019

    • 著者名/発表者名
      G. Ueno, A. Shimada, E. Yamashita, K. Hasegawa, T. Kumasaka, K. Shinzawa-Itoh, S. Yoshikawa, T. Tsukihara, M. Yamamoto.
    • 雑誌名

      J Synchrotron Radiat.

      巻: 26 号: 4 ページ: 912-921

    • DOI

      10.1107/s1600577519006805

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Observation of unexpected molecular binding activity for Mu phage tail fibre chaperones2019

    • 著者名/発表者名
      Sakai Kohei、Iwazaki Takuma、Yamashita Eiki、Nakagawa Atsushi、Sakuraba Fumiya、Enomoto Atsushi、Inagaki Minoru、Takeda Shigeki
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 166 号: 6 ページ: 529-535

    • DOI

      10.1093/jb/mvz068

    • NAID

      40022093078

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [備考] 薬剤排出蛋白質複合体の構造生命科学研究

    • URL

      http://www.protein.osaka-u.ac.jp/rcsfp/supracryst/research/theme/yakuzai-haisyutu/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
  • [備考] 超分子構造解析研究室

    • URL

      http://www.protein.osaka-u.ac.jp/rcsfp/supracryst/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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